Question

5．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，小燈泡的規(guī)格為
“3.8V 0.3A”，除了開關(guān)、導(dǎo)線外，還有如下器材：
電壓表V：量程0～5V，內(nèi)阻約5kΩ
電流表A₁：量程0～500mA，內(nèi)阻約0.5Ω
電流表A₂：量程0～100mA，內(nèi)阻約4Ω
滑動變阻器R₁：最大阻值10Ω，額定電流2.0A
滑動變阻器R₂：最大阻值100Ω，額定電流1.0A
直流電源E：電動勢約6V，內(nèi)阻約0.5Ω
（1）上述器材中，電流表應(yīng)選A₁，滑動變阻器應(yīng)選R₁．（填器材符號）
（2）在電路中所有元器件都完好，且電壓表和電流表已調(diào)零，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導(dǎo)線為c（用圖中給出的導(dǎo)線符號表示）．

（3）通過實(shí)驗(yàn)得出了小燈泡的I-U圖線如圖乙，可知在小燈泡上的電壓為2.0V時(shí)，小燈泡的電阻是8Ω．
（4）如果把該小燈泡直接接在電動勢是2V、內(nèi)阻是8Ω的電源上組成閉合回路，則通過小燈泡的電流為0.16A．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)燈泡的額定電流確定電流表的量程，從減小誤差角度和可操作性角度確定滑動變阻器．
（2）根據(jù)電壓表及電流表的示數(shù)可以得出電路中的故障原因；若電壓表有示數(shù)說明電壓表與電源相連，一般在電壓表中間的部分存在斷路；若電流表有示數(shù)而電壓表無示數(shù)，說明有短路現(xiàn)象；
（3）由圖可讀出電壓為2V時(shí)的電流，則由歐姆定律可求得電阻值；
（4）根據(jù)閉合電路歐姆定律，在乙圖上作出電源U-I圖象，此圖象與電燈的伏安特性曲線的交點(diǎn)，表示電燈實(shí)際工作狀態(tài)，讀出交點(diǎn)的電壓和電流．

解答 解：（1）燈泡的額定電流是0.3A，可知選擇量程為500mA的電流表，即選擇A₁．
從測量的精確度考慮，滑動變阻器選擇總電阻為10Ω的誤差較小，即選擇R₁．
（2）調(diào)節(jié)滑動變阻器能控制電路說明電路是完好的，但電壓表及電流表無法調(diào)到零說明接成了限流接法，故應(yīng)該是c導(dǎo)線斷路；
（3）由圖可知，當(dāng)電壓為2V時(shí)，電流為0.25A，則電阻為：R=$\frac{2}{0.25}$=8Ω；
（4）設(shè)每只電燈加上的實(shí)際電壓和實(shí)際電流分別為U和I． 在這個(gè)閉合電路中，有：E=U+Ir
代入數(shù)據(jù)并整理得：U=2-8I
這是一個(gè)直線方程，把該直線在圖乙上畫出，如圖所示．
這兩條曲線的交點(diǎn)為I=0.15A，則通過小燈泡的電流為0.16A．
故答案為：（1）A₁，R₁；（2）c；（3）8；（4）0.16

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵掌握滑動變阻器分壓式和限流式的區(qū)別，電流表內(nèi)外接的區(qū)別，能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷實(shí)驗(yàn)故障，掌握應(yīng)用數(shù)學(xué)方法，通過作圖求解燈泡實(shí)際的電流．